Способ широтно-кодового управления регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода

 

Использование: широтно-кодовое управление регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода. Сущность изобретения: способ управления базируется на алгоритме 180-градусного управления с модуляцией центральных на полупериодах управления тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей и с непрерывным кодированием (отождествлением ) длительностей формируемых в тактовых точках основных и модулирующих сигналов управления с продолжительностью основного массива управляющих сигналов. Повышенное число импульсов в выходной полуволне на пусковой частоте, а также в требуемой зоне частотного диапазона, обеспечивается при этом за счет использования асинхронного принципа формирования , при котором требуемая частота коммутации вентилей в момент пуска и в выбранной частотной зоне задается специальными коэффициентами, входящими в функциональные зависимости, описывающие режим управления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ы)л Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921406/07 (22) 28.03.91 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Отдел энергетической кибернетики АН

ССР Молдова (72) В.И.Олещук (56) Калашников Б.Е. и др. Системы управления автономными инверторами. М.: Энергия, 1974.

Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1492434, кл, Н 02 М 7/48, 1989. (54) СПОСОБ ШИРОТНО-КОДОВОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫМ МОСТО ВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ДЛЯ

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА (57) Использование: широтно-кодовое управление регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропр1 вода.

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано при разработке преобразователей на базе трехфазных автономных инверторов напряжения, п редназначен н ых для питания систем асинхронного частотно-регулируемого электроприводэ.

Известны способы управления трехфазными преобразователями для электропривода, базирующиеся на поэтапном изменении количества импульсов в полуволне выходного напряжения, причем указанное изменение числа импульсов происходит дискретно, что приводит к нежелательным броскам тока в силовых цепях. Ж 1775824 А1

Сущность изобретения: способ управления базируется на алгоритме 180-градусного управления с модуляцией центральных на полупериодах управления тактовых интервалов

60-градусных продолжительностей и с непрерывным кодированием (отождествлением) длительностей формируемых в тактовых точках основн 1х и модулирующих сигналов управления с продолжительностью основного массива управляющих сигналов, Повышенное число импульсов в выходной полуволне на пусковой частоте, а также в требуемой зоне частотного диапазона, обеспечивается при этом за счет использования "асинхронного" принципа формирования, при котором требуемая частота коммутации вентилей в момент пуска и в выбранной частотной зоне задается специальными коэффициентами, входящими в функциональные зависимости, описывающие режим управления, 4 з.п, ф-лы, 4 ил. преобразователя в моменты дискретного переключения. Известен также способ гибкого нелинейного управления широкорегулируемыми преобразователями (3), при котором благодаря специальной нелинейной модуляции продолжительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в тактовых точках, обеспечивается плавный безударный переход от одной формы выходного сигнала к другой.

Средняя частота коммутации вентилей преобразователя при этом постоянна, на всем диапазоне регулирования обеспечивается постоянство отношения величины напряжения к частоте. Продолжителы<ос I ь тактовых

1775824 подинтервалов, в серединах которых формируются модулирующие сигналы управления, при этом на всем диапазоне регулирования постоянна, на нижних частотах в этом случае протяженность интервалов между импульсами управления (и выходными импульсами) весьма велика, что, как известно, негативно сказывается на динамических cBQAGTBBx преобразователя в зоне пониженных выходных частот, крайне чувствительного на этом поддиапазоне к воздействию возмущающих факторов. Известно также, что для повышения надежности осуществления режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель, закон управления в кратковременном пусковом режиме должен отличаться от базового закона управления с (.)/F = const.

Целью изобретения является. улучшение динамических свойств и гармонического состава выходного напряжения трехфазного преобразователя в пусковом режиме и в диапазоне пониженных и средних выходных частот, достигаемое за счет изменения на начальной частоте Fo в К раз,. а на частоте EF() в М раэ продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующего этому увеличения количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также повышение надежности осуществления процесса пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель.

Поставленная цель достигается тем, что при управлении по указанному способу, обеспечивающему N-кратное, начиная с частоты Ео, связанное регулирование выходных частоты и напряжения преобразЬвателя, заключающемся в том, что основные вентили разных фаз и групп преобразователя периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град, в последовательности +А, — С, +В, — А, +С; — В, при этом для каждого вентиля в течение одного полупериода от О до 180 эл.град. формируют интервал проводимости вентиля,в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют интервал закрытого состояния вентиля2 на центральных внутри полупериодов тактовых интервалах от 60 до

120 и от 240 до ЗОО эл.град, симметрично относительно середин полупериодов формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшается с ростом выходной частоты преобразователя F, причем генерирование укаэанных модулирующих сигналов производят в серединах тактовых подинтервалов с продолжительностью г, внутри каждого тактово(о интервала начало

6Fî(L — 1)N зоне выходных частот преобразователя

EF()+ NF() продолжительность t определяют

30 каков

66(N — ) N

) !, s пусковом режиме работы, при 2Fo > F >

FL), значения вышеупомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управления к другому, определяют соответственно как,,; „2((2;-()((t-KL i (г((гьо(м-лс)3 +в (2 -(гм-лис-()(л(2(-t) 2) ((;(г;-л(м-к) 26-()(2(-()(м-I(L) ° (("f)(2) (пм лСЙ 6(i-t)(fi-о(иО(с о((((г(-л-г)

40 и-(((-(и-л) ((I в этом режиме при F(ъ F > F(+l

Ф

45 при Fl i Г > Fl - Г2Г=ЧГН.

1=1/6F — 2(l — 1) т—

t 1 ав

50 номинальном режиме работы преобразователя при EF() F > 2Ро значения граничных частот F(и F) находят соответственно как

2((22»(с.ни) н-L (2((2i-»(4-t(4) н-4) 2 (2 (((-н!(н "с(л

i- o 4((2(()((М)

2((()(й -t)(L НН)-РН (Г r.t (2 1 С-Н МС- 2((-t (2i-t) л(r л(4((()(2(-()(t-М) 55

L)(t-tt) t(при NF() - F > LFL) значения частот F(и F( находят соответственно как первого из подинтервалов и конец последнего из них синхронизируют соответственно с началом и концом тактового интервала, формирование каждого l-го от начала (и от

5 конца) до середины тактового интервала модулирующего сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразователя от Го до граничной частоты F(, при этом в номинальном режиме ра10 боты на поддиапазонах выходных частот. при которых F(> F > Fl+l (Fl > Fl > Ен-1 ), продолжительность А всех модулирующих сигналов управления определяют как

1 1 1

1 =- у. (р р — д), а нэ.частотных поддиапазонах, нв которых F(> F > F(", наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью Я, в серединах тактовых интервалов формиру20 ют центральный модулирующий сигнал с длительностью А, в диапазоне выходных частот преобразователя Ро+ LF() продолжительность t тактовых подинтервалов принимают равной

25 F — Fî М вЂ” +KFî 1 — 1 г- . в иап1775824

10

1 (2(-(l(N-«(,) ° (-(42с(2 -1)(И-«Ц L-fl В((2 -1) ((.-(!((««)((l

ki(2 (((И" «(«,«с « - «Б(.ю - --- з.и а* ««-м -ю при этом на всем диапазоне номинального режима работы преобразователя при F(> F

> Е Л = х — Я = 1/6 F — 2 (l — 1) «(- 1/6 (21 — 1) FpN, На фиг.1 приведена схема основных соединений силовых цепей тиристорного преобразователя напряжения, выполненного на базе полностью управляемых тиристоров, нагруженного на асинхронный электродвигатель АД; на фиг.2 — регулировочная характеристика преобразователя и кривая изменения относительной продолжител ьности тактовых подинтервалов; на фиг.3— временные диаграммы, иллюстрирующие два опорных варианта формирования управляющих сигналов на вентили инвертора; на фиг,4 — блок-схема системы управления преобразоват елем, Временные диаграммы, построенные на фиг,З, иллюстрируют два базовых алгоритма формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя в процессе регулирования, а также соответствующие им кривые линейного выходного напряжения 0дв. Приведенные здесь управляющие сигналы Uy поступают на находящийся в положительном проводящем полупериоде управления вентиль +А катодной группы трехфазной мостовой схемы преобразователя, при этом положительная величина Оу

{основной сигнал управления) соответствует проводящему состоянию вентиля, а нулевое значение Uy (модулирующий сигнал управления) — закрытому состоянию (следует помнить, что вентили являются полностью управляемыми), Формирование разноименных с соответствующим полупериодом управления модулирующих сигналов управления с продолжительностью А, определяющей величину выходного напряжения преобразователя, на всем диапазоне регулирования Fp+ (ч Ео осуществляется при этом внутри средних на полупериодах тактовых интервалах (60 — 120 и 240-300 эл.град.) в центрах тактовых поди нтервалов, показанных на фиг.3 тонкими дугами снизу, имеющих продолжительность х, зависящую на всем диапазоне работы преобразователя от значений выходной частоты Е и определяемую в диапазоне выходных частот преобразователя Fp + LFo как (F -, (((— lg<> -, K F; (I — ()

6Е2 Е 1)И. авд(1а пазоне выходныхчастот преобразователя Lf-o

+ NFp продолжительность г, определяют как

Я оЩ +MFojN Lg

6F. (N — () N построенные на фиг,2 кривые зависимости изменения относительной продолжительности т = tf tm от частоты F применительно к величине диапазона регулирования N = 10 и различным значениям коэффициентов К, L и М).

Формирование указанных модулирую15 щих сигналов производится симметрично относительно центров полупериодов благодаря тому, что начало каждого первого на тактовом интервале тактового подинтервала и конец каждого последнего подинтерва20 ла непрерывно синхронизируются соответственно с началом и концом собственного тактового интервала 60-градусной продолжительности. Продолжительность тактовых подинтервалов при рассматривае25 мом способе управления изменяется по двум линейным зависимостям, границей перехода от одной зависимости к другой при этом является частота LF,.

Величины предварительно задаваемых

ЗО упомянутых выше в выражениях для определения продолжительности тактовых подинтервалов коэффициентов К и М, принимающих значения от нуля до единицы, а также значения коэффициента L (N > L

35 > 1), являются весьма вая<ными параметрами рассматриваемого режима управ l (! HNR, Тас, значение. коэффициен(а К характеризует собой степень изменения продолжительности тактовых подинтервалов на

40 начальной выходной частоте преобразователя Fp по сравнению с максимальной про- . должительностью подинтервалов,. наблюдаемой в верхней точке частотного диапазона, на частоте МГо, на которой.пол45 уволна выходного напряжения формируется из одного импульса, При этом чем меньше абсолютное значение коэффициента К, тем короче на начальной выходной частоте продолжительность тактовых под50 интервалов и тем больше количество модулиру(ощих сигналов внутри тактовых интервалов, тем из большего ч(ясла импульсов формируется на начальной выходной ча-. стоте полуволна выход»ого напряжения преобразователя. Упом«нугое начальное число модулирующих сигналов внутри тактовых интервалов при этом определяется из выражения N/Ê, т.е„например. при N = 10 и К = 0,4 на начальной час Tol е (. ((у(ри такто1775824 вых интервалов будет формироваться по двадцати пяти модулирующих сигналов управления, В случае, когда указанное частное от деления явяется дробной величиной, начальное количество модулирующих сигналов управления находится округлением в большую сторону. Конкретное значение параметра К должно задаваться, исходя в первую очередь из требований к динамическим свойствам преобразовательной системы и к гармоническому составу ее выходного напряжения в области пусковых выходных частот, руководствуясь тем правилом, что большее число импульсов в выходной полуволне на начальной частоте (меньшее К) способствует улучшению гармонического состава выходного напряжения идинамических свойств системы, Важными параметрами режима управления, характеризующими работу системы в средней части частотного диапазона, являются коэффициенты М и L Заданием требуемого значения L выбирается точка (зона) диапазона регулирования, в которой необходимо обеспечить требуемую частоту коммутации вентилей и соответствующий гармонический состав выходного напряжения, что задается соответствующим значением вышеупомянутого коэффициента M.

При этом наиболее целесообразно производить выбор близких к оптимальному значений коэффициентов L u M для той части диапазона регулирования, в которой система электропривода с преобразователем частоты .в качестве исполнительного органа функционирует наиболее продолжительно.

Процесс регулирования частоты выходного сигнала преобразователя как в пусковом так и в номинальном. режимах работы базируется в рассматриваемом случае, как показано стрелками на фиг.3. на постоянной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в тактовых точках, соответствующих центрам упомянутых тактовых интервалов (в то;ке 90 применительно к полупериоду проводящего состояния вентилей и в точке 270О нэ полупериоде закрытого состояния ключей); Отмеченный принцип формирования управляющих, сигналов, существенной особенностью которого является непрерывное отождествление (кодирование) продолжительностей формируемых в центрах тактовых интервалов основных и модулирующих управляющих сигналов с длительностью основного массива сигналов, за счет чего осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона управления к другому, может

10 быть поэтому определен как широтно-кодовый.

Внутри поддиапазонов регулирования, на которых, как показано на фиг,З,а, в центрах тактовых интервалов формируются основные сигналы управления, регулирование величины выходного напряжения осуществляется путем изменения продолжительностей iL модул ирующих сигналов по определенным зависимостям. На поддиапазонах, на которых, как показано на фиг.3,6, в серединах подинтервалов формируются модулирующие сигналы управления с варьируемой длительностью Я„продолжитель15 ностьil остальных модулирующих сигналов находится всоответствии cдругими функциональными зависимостями. Граничные знаю v чения частот Fi и F переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, оп20 ределяются при этом через соответствующие параметры режима управления.

Следует отметить, что величины коэффициентов как К, так и М, вместе или порознь, могут быть в принципе и больше

25 единицы, при этом, в частности, при К > 1, на начальной частоте Fo наблюдается уменьшенное количество тактовых подинтервалов с соответственно увеличенными s

К раз продолжительностями. При этом все

30 приведенные в тексте описания зависимости, характеризующие режимы формирования управляющих сигналов, остаются в силе.

Известно, что одним из наиболее эконо35 мичных и часто применяемых в номинальных режимах работы законов управления преобразователями для систем частотнорегулируемого асинхронного электроприводэ является управление по закону

40 постоянства отношения величины напряжения к частоте, при котором, как показано на фиг,2 для частотного диапазона номинального регулирования 2 Fo+ NFo = 10 Fo, величина напряжения растет прямо

45 пропорционально с увеличением выходной частоты преобразователя, Известно также, что в кратковременном пусковом режиме преобразователя, нагруженного нэ асинхронный электродвигатель, относительная

50 величина напряжения должна быть существенно повышена по сравнению с номинальным режимом, в этом случае в диапазоне пусковых частот целесообразно поддерживать величину напряжения повышенной. и

55 постоянной, а в качестве верхней границы диапазона пусковых частот принимать частоту, равную удвоенной начальной частоте

Fo (см. диапазон Fo + 2 Fo на фиг.2).

1775824

;-В(м-м)()..1)()Г(г;-1)+ г) г (г -«(м-ки.

F) zF>. = F 2()-1)(2)-t)(n.)t+, 4(-1)(г;-1)(N-К) в этом

Л=к—

4(i-1)(г; -1им- к) 4(;-1)(г(.1)(1-м), а длительность центрального модулирующего сигнала управле- 5

I ния определяют какА=- 1/6 F — 2 (!-1) t- 1/6 (2! — 1) FoN. Во всех вышеприведенных зависимостях параметр характеризует количество модулирующих сигналов управления, Таким образом, в пусковом режиме работы преобразователя, s диапазоне частот

Fp+2 Fo, вышеупомянутые значения граничных частот и параметров управляющих сигналов:, через которые реализуется требуемый закон управления, должны быть определены как;

tI ) режиме при Fi ) F > Е)+1 при Fi F >

Л=1/6Š— 2(! — 1) "„„; В но минальном режиме работы преобразователя при LFp >- F > 2 Fp, значения граничных частот Fi и Fi находят соответственно как г;(г;-1)(м-ки ):) (г((г;-1)(м-к4).В-ц в;(г;1) к():1)(м-к) и

> (г;-1)(м-к) у 21)-f)(2i-1)(м-к4)-и+ (2(кi-Тхг(-1нм-кц-и +В(у-1)(2i-t ВГв(м-к))) F; =Го

Il к при NFp ъ F > LFp значения частот Fi u Fi находят соответственно как

F F г,"(2(-1)(и)Г)+)Г-)+ (2;(г;-))(ьм(Г) )Г-t) В (2)-1)Г(1-м)(И-ЦМ

4((2(-и» -м)

К) = а

2ЫХ2;1)в:Мк)ейем Ь(-1)12)1)(Е-ММ) (;tt) Вй-1)(2;-ЯГ-ЦП-M)tt при этом на всем диапазоне номинального режима работы на поддиапазонах выходных частот, при которых Е) > F > Fi+1, продолжительность Л всех модулирующих сигналов управления определяют как

il =- I — ),, а на частотных подди1 1» 1 о N апазонах, на которых F)>>F > Fi, продолжительность iL )в)с е хx, за исключением центрального на тактовом интервале, модулирующих сигналов управления находят как

Л=х—

1 формируемых внутри полонин тактовых интервалов, включая центральный на палупе. риоде модулирующий сигнал нэ поддиапазонах регулирования, нэ которых

5 Fi>F>Fi .

На первом, начиная с пусковой частоты

Fo, поддиапазоне регулирования, алгоритм формирования управляющих сигналов и начальное количество управляющих сигналов

10 i внутри половин тактовых интервалов должны определяться следующим образом. В первую очередь находится частное от деления N/2K, характеризующее начальное значение i, при этом в случае дробной величины

15 К/2К полученное значение округляется да ближайшего целого числа в большую сторону. Исходя из полученного значения !. определяются соответствующие данным . значениям !, N, К, L u M величины граничных ч

20 частот.Е! и Fi, причем определение указанных величин должно производиться па представленным выше зависимостям,. описывающим пусковой режим рабаты преобразователя. В случае, когда найденное

25 таким образом первое значение Fi окажется меньше пусковой частоты Fo, алгОритм формирования управляющих сигналов на первом поддиапазоне регулирования, в заI не Fi > F>Fo, должен соответствовать вари30 анту управления при Fi > F > F;"(ôèã.3;6), в противном случае управляющие мадулирующие сигналы должны формироваться в зоff не F) > F Fp па второму из упомянутых алгоритмов (фиг.3,а). Следует еще раз отме35 тить, что в диапазоне пусковых частот преобразователя Fo + 2 Fo все параметры режима управления должны определяться в соответствии с соотношениями, описывающими именно пусковой режим работы.

40 В соответствии с вышесказанным применительно к выбранному в качестве примера режиму управления с N = 10, К =- 0,6; L =

6 и М = 0,4 начальное значение параметра для анализируемого варианта определится

45 как.! = й/2К= 8,333, для которого начальное значение индекса !, получаемое округлением полученного выше частнага от деления в большую сторону, будет равно 9. СаатветстВ8ННо, поскольку в первой зоне управления

Г

50 Ев > F> Ео, начальный алгоритм формирования соответствует форме управляющих сигналов, приведенных на фиг.З,б, который

t после частоты.F9 =- 1,032 Fo сменится вторым опорным алгоритмам (фиг.З,а), для ка5 торого имеет место уменьшенное на единицу значение параметра i (I =- 0). Дальнейший переход ат одного паддивпэзана регулирования к ppyrovy в пусковом режиме производится на частотах Е,; . 1.060 Е,, F8 = 1,190 Fo, Ет =- 1,227 Г<, Е; — !.406 Fo, 1775824

F6 1,459 Fp Е6 = 1,719 Fp, Г5 =- 1.800 Fp.

Значение следующей по порядку граничной частоты Fg лежит выше верхней границы пускового режима (выше частоты 2 Fp), поэтому дальнейшее определение F " и Fi дол- 5 жно производиться уже по другим из вышеприведенных зависимостей, характеризующим номинальный режим управления применительно к диапазону частот, ограниченному сверху частотой LFp. Соответствен- 10 но по другим зависимостям, начиная с частоты 2 Fp, должны определяться продолжительности модулирующих сигналов управления Л и Л. Определенные подобным образом значения граничных частот в номи- 15 нальном режиме работы преобразователя соответственно равны: F5 = 2,211 Fp, F4" =, 2,370 Fp, F4 = 3,083 Fo, Fa" = 3,603 Fp, Fa" =

5,177 Fp. Следующее по порядку значение граничной частоты лежит выше базового 20 значения LFp - =6 Fp, поэтому, начиная с отмеченной частоты, на верхнем частотном диапазоне изменение г и определение значений граничных частот должно осуществляться по другим, приведенным в тексте 25 описания выше, зависимостям. Соответствующие величины верхних граничных частот последовательно равны: Fz = 6,466 Fp, F2 = 6,990 Fp; F4 = 10 Fp.

Следует отметить, что изменение про- 30 должительности тактовых подинтервалов от выходной частоты по базовым линейным зависимостям вплоть до верхней частоты NFp приводит к тому, что в диапазоне верхних выходных частот преобразователя, характеризу- 35 емом повышенными значениями выходного . тока, продолжительность межкоммутационHbEx интервалов быстро уменьшается, что может привести к срыву инвертирования и снижает тем самым надежность функциони- 40 рования преобразовательной системы, С целью частичного устранения указанного недостатка, а также улучшения спектрального состава выходного напряжения преобразователя, целесообразно. начиная с 45 частоты F (Fg > F > F> ), на коТорой, продолжительность модулирующих сигналов управления равна половинедлительности тактового подинтервала, и до верхней выходной частоты преобразователя продол- 50 жительность тактовых подинтервалов (двух подинтервалов внутри каждого тактового интервала) принимать равной .х -. 1/12 F (см. пунктирное изменение кривой z на фиг.2). Определение величины F" примени- 55 тельно к конкретному режиму управления при этом производится из соотношения а-Hil f - I (ft- ° В-" l(-Í -Им г -г ——

% 2(1-M) Так, для анализируемого режима (N = 10, К

=0,6, L = 6, M =-0,4) расчетное значение F" =

7,676 Fp

Дополнительное улучшение спектрального состава выходного напряжения преобразователя, особенно в области пониженных и средних выходных частот, может быть достигнуто за счет формирования дополнительной последовательности модулирующих сигналов управления. Указанные дополнительные сигналы формируются при этом на крайних тридцатиградусных участках полупериодов управления, внутри зон О+ 30, 150+180, 180+210 и 330+360 эл.град. При этом местоположения ближних к границам полупериодов фронтов дополнительных модулирующих сигналов управления определяют путем сдвига на + 60 эл,град. ближних к серединам полупериодов фронтов соответствующих главных модулирующих сигналов управления с продолжительностью Л.

Длительность у упомянутых дополнительных сигналов управления определяется при этом в соответствии с упрощенной зависимостью у = К Г (r — Л), применительно к ко торой для диапазона выходных частот Fp +

F "ÊÃ = 0,268, а при ИЕо - F > Г

0,268 N Fî — 0 193 F — 0,075 F

КГ— см. зависимость КГ.от F на фиг.2), Описанное формирование дополнительных модулирующих сигналов управления приводит, как показано на фиг.3 пунктиром, к видоизменению формы выходного напряжения преобразователя, тождественному току, при котором результирующая выходная кривая получается в результате суммирования основной последовательности выходных импульсов с дополнительной последовательностью, гармоники которой находятся в противофазе с соответствующими паразитными гармониками основной последовательности импульсов и вызываюттем самым их исключение или уменьшение (компенсируют амплитуды паразитных гармоник), Приведенные выше значения безразмерного коэффициента КГ обеспечивают при этом практически полное исключение из спектра кривой выходного напряжения преобразователя как в зоне пусковых частот, так и на верхней выходной частоте NFî, наиболее нежелательной пятой параэитной гармонической составляющей и значительное снижение амплитуды седьмой гармоники.

Следует отметить, что в процессе управления преобразователем по описанному алгоритму иэ спектра его выходного напряжения на всем диапазоне регулирова1775824

km

3 ния может быть исключена любая из паразитных гармоник. для этого продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов управления должна изменяться в соответствии с нижеприведенной нелиней- 5 ной зависимостью:

2 А- А -4 В+С С у= -агац

У где k — номер.исключаемой из спектра выходного напряжения паразитной гармони10 ки; для частотных поддиапазонов Fi3F > F1+1, а также при NFp F > F" :

Ikt ) К(- г-Я}, kn

2 2 3

Ikt kit+2) kryo — sin 2 cos 2 sin

i kt kit kn

С = 4 sin sin — cos

2 2 6 гл }г.1 kate kr

> cos k L — — —,1 — sin sin —;

6 2 3 2 20 а для частотных поддиапазонов Fi >F > Fi"

А

= 4 з!п 2 з!и 2 з1п 3, .

Веа:2 ш."е:4

В=

Мх(! -1 . k t — (т — ii.

= 4 sin cos

l k r 1(Л kit

С =4 sin sin — cos

2 2 6 гл isa . kë, kr х cos k — — — ) — sin sin — +

L6 2) 3 2

Кл zr2I — 1 т

+2 cos sin k (——

6 6 2

kr — — ) з1п — °

2 2

Достаточно сложные преимущественно нелинейные зависимости, характеризующие режим проведения проемов описанного способа управления, целесообразно осуществлять при помощи современных цифровых(микропроцессорных) средств управления. На фиг.4 представлена блок-схема системы управления преобразователем, выполненной по вертикальному принципу, базовые блоки которой строятся на цифровой основе. Ниже приводятся характеристика состава системы и принципа ее функционирования.

При помощи блока задания частоты 1 осуществляется задание требуемой выходной частоты преобразователя, на его выходе формируется сигнал 01, пропорциональный значению выходной частоты, который поступает на входы тактового генератора 2 и N/Êканального по выходу функционального преобразователя 3. Частота следования импульсов генератора 2 определяет частоту выходного сигнала блока развертки (генератора симметричного пилообразного напряжения) 4, которая на всем диапазоне регулиравэния в 6 раэ выше выходной частоты преобразователя. Сигнал блока 4 постоянно сопоставляется в блоке формирования управляющих импульсов 5 с выходн ыми сигналами 13з функционального преобразователя

3, величина которых пропорциональна текущим значениям положений фронтов управляющих сигналов и выходных импульсов а1 — а2 ВНутрИ таКтаВЫХ ИНтЕреаЛОВ (СМ, временные диаграммы 0дя на фиг,3). Указанные значения а предварительно определяются расчетным путем из соотношений, характеризующих режим формирования управляющих сигналов как для пускового, так и для номинального диапазонов регулирования. При этом следует учитывать, чта; а1 = 60 + (т — Л)/2, а2 = а1 + Я, W = 1+,..... <2i =<2i — 1 + .

В моменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4, как показано на внутренней временной диаграмме на фиг,4, блоком 5 вырабатываются команды на формирование фронтов управляющих (и выходных) импульсов, которые распределяются по соответствующим вентилям преобразователя в соответствии с принятым опорным законом 180-градусного управления при помощи логического распределителя управляющих импульсов б, соединенного своими тактовыми входами с соответствующими выходами трехразрядного регистра 7, работа которого на всем диапазоне регулирования синхронизируется тактовыми импульсами генератора 2.

Таким образом, описанные законы формирования управляющих сигналов на вентили трехфазного мостового преобразователя позволяют обеспечить за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшение динамических свойств системы в укаэанных зонах, а также улучшение гармонического состава выходного напряжения. При зтмо на всем диапазоне регулирования осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона регулирования к другому. Благодаря двухзонному заданию продолжительности тактовых подинтервалав описанный способ обладает достаточной универсальностью, позволяя обеспечивать требуемые частоту переключенияя вентилей и спе кт ра; ьн ь и состав выходного сигнала в практически любых желаемых зонах управления. Onè,. ííoå видоизменение номинального за;а л управления

B зоне пусковых частот паз а: . } повысить

1775824 надежность осуществления весьма важного и сложного режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигател ь. Отмечен н ы е и ре имуществ а могут быть с эффектом использованы при создании преобразователей как для специальных, так и для общепромышленных систем частотно-регулируемого электропривода, в том числе высоковольтных преобразовательных систем.

Формула изобретения

1, Способ широтно-кодового управления регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода с

N-кратным, начиная с частоты Р(, диапазоном регулирования частоты и величины выходного напряжения, при котором основные вентили разных фаз и групп преобразователя, периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град. в последовательности +А, -С, +В, — А, +С, — В, при этом, для каждого вентиля в течение одного полупериода 0-180 эл.град, формируют интервал проводимости вентиля, в течение другого полупериода — 180 — 360 эл.град, формируют интервал закрытого состояния вентиля, на центральных внутри полупериодов тактовых интервалах 60 — 120 и 240 — 300 эл,град. симметрично относительно середин полупериодов формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствугощим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшают с ростом выходной частоты преобразователя F, причем, генерирование указанных модулирующих сигналов производят в серединах тактовых подинтервалов с продол>кительностью т, внутри каждого тактового интервала начало первого иэ подинтервалов и конец последнего из них синхронизируют, соответственно, с началом и концом тактового интервала, формирование каждог" 3-ro от начала (и от конца) до середины тактового интервала модулирующего сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразоваг теля от Fo до граничной частоты Гг, при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при которых

FI >F > FI+1(Fi > Р" > Fi+1 ), продолжительность Л всех модулирующих сигналов управления определяют как

1 1 1

Л =- - (— - — ), а на частотных поддиО 1 )

/ tr апазонах, на которых Ft > F > Fi наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью Л в серединах тактовых интервалов формируют центральный модулиру)ощий сигнал с длительностьюЛ, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и .гармонического состава выходного напряжения преобразователя в пусковом режиме

5 и в диапазоне пониженных и средних выходных частот, достигаемого за счет изменения на начальной частоте Fo a К раз, а на частоте.LFo — в M раз продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующе10 ro этому увеличения количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также с целью повышения надежности осуществления процесса пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель, в

15 диапазоне выходных частот преобразователя Fo-LFo продолжительность (тактовых подинтервалов принимают равной F-Ь.} и- +KF. L 1

Т вЂ”

6F,o(L — 1) N в диапазоне выходных частот преобразователя LFo — NFo продолжительность т определяют как (=. ьиа=

25 6Fo (N — L) N в пусковом режиме работы при 2 Fo > F) Fo, значения упомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управления к другому, определяют, соответственно, как ю 2((2 "1)(М-Щ+ - o

4i(2i" 1j(М tt)

2(-1)(2J 1)()1 к 1(24-1)(2-1)(М-Щ) в(- )(2;-1И -к)(1,-11 г)((2(-1)-27

4(-1) (2 -1)(м-к) t((в этом режиме при Fi > F > Fi+1

40 Л=т—

I—

t tt< при Fi >Fi > Р

Л=r—.1 t

I—

45 Л = 1/6 „— 2 (, — 1) а в номинальном режиме работы преобразователя при LFo F > 2 Fo значения граничttI ных частот Fi u Fi находят, соответственно, 50 как:

2;(2;-1)(М-ttL)eL 1((24(г;-t)(t4"к() (;(7 -в;(2,-1) ():1)(н-к)и

4i $2i 1)(М K) 55

F. ГО ю 2Гг11(2(1)(М-М1) L.М (21(-1)(2)-t)(n-ttl)-L 1 1 2()1)(2)-1 (1-t)(M-ЦИ

4(i-1)(2; -1)(М-Я) h t при NFo>(F > LFo значения частот Fi u Fi находят, соответственно, как

1775824 е 22(2i-t)(L-tIÈ)t tt-L+/(2i (2i-1)((.-ИКР)1- Фб((2(-1) (1-М(И-L) tt

Fi =Fo

К (2 г t ) (1 - tt)

2

Г :F

21 1)(2 1)():Н)() ° @ай+ (2((-t)(2Lt)(L-tttt)+L&7 М-1)(2i I)()t L)(t )1))1

t (О

Ф() 1)(2i f)(1 11) при этом, на всем диапазоне номинального режима работы преобразователя при F(- F

> F(1

Л х GN21 — 1

Л = 1/6 F — 2 (1-1) (,- 1/6 (21-1) FoN.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в диапазоне выходных частот преобразователя F " — NFo продолжительность г тактовых подинтегралов принимают равной т = 1/12 F, при этом значение гранич-. ной частоты F" определяют как;

f1- И) L- М(Н- L)+ Fo

2 (1- М)

3. Способ по и 2, отличающийся тем, что, с целью улучшения спектрального состава выходного напряжения преобразо.вателя, на всем диапазоне регулирования формируют внутри интервалов 0-30, 150—

180, 180-210 и 330 — 360 эл,град, дополнительные модулирующие сигналы управления, при этом, местоположения ближних к границам полупериодов фронтов, дополнительных модулирующих сигналов управления определяют путем сдвига на

+60 эл.град. ближних к серединам полупериодов фронтов соответствующих главных модулирующих сигналов управления с продолжительностью Л.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что длительность у упомянутых дополнительн ых сигналов управления on peделяют в соответствии с зависимостью у = КГ(т — Л), применительно к которой для диапазона выходных частот Fo — Г " КГ =

0,268, а при NFo ° F > F "

5 à — 0268NFo — 0193F" 0075F

N F,— F "

5, Способпоп3, отл ич а ю щийся тем, что продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов управле10 ния находят из соотношения

2 А — ГА-4 В+С С у =

У где k — номер исключаемой иэ спектра выходного напряжения паразитной гармони15 ки, для частотных поддиапазонов F)" F > F(+I, а также при NFo F > F"

Ikr k — 1т -Л kit

А — 4 зlп sin sin

1kt МДt+2, (km

1 сов 2 и 3 °

I km 1сЛ 1сл

С = 4 sin — sin — сов

2 6 л lr k_#_ km

25 cos k — — — — sin sin —;

6 2 3 2 а для частотных поддиапазонов F(.. F > F(":

А

ВтЕ-1) k t — It 2 kn

- 4 sin

2 3

И (I 1) kt — т -Я k

=4 sin

2 3

1k . kl k

С = 4 sin — sin — cos

2 2 6

«cos k (— — —,1 — sin sin — - + 6 2 3 2

kate ж21 — 1

+2cos slnk(——

6 6 2

Л 1сг

40 — — ) sin —2 2

1775824

08 (S) 0

0b (rV) 04

0 (о) р..г

Ъв

f 800 (Xp (Xg

Составитель В.Олещук

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4039 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5